[发明专利]基于线阵CCD的钢轨位移在线测量系统及测量方法

权利要求书

1.一种基于线阵CCD的钢轨位移在线测量方法，其特征在于，该方法基于钢轨位移在线测量系统 实现，所述系统包括光学透镜、线阵CCD、前置放大器、A/D转换模块、FPGA芯片、图像存储器和结果输出单元；

所述光学透镜设置在线阵CCD前方，用于聚焦；所述线阵CCD用于采集模拟图像信号；所述前置放大器用于对模拟图像信号进行放大；所述A/D转换模块对放大后的模拟图像信号进行模数转换，得到数字信号；

所述FPGA芯片对数字信号进行噪声处理、图像恢复、位移测量和数据格式化，得到位移信息；所述FPGA芯片包括时序产生模块、图像处理模块和图像重构模块；其中，图像恢复具体为：当FPGA判断出积分清零脉冲ICG的上升沿时，标志着图像的起点，ICG的下降沿则标志着图像的终点，即找出包含位移信息的图像数据的起点和终点；

所述时序产生模块用于为线阵CCD、A/D转换模块和图像重构模块提供时钟信号；所述图像处理模块用于对数字信号进行噪声处理；所述图像重构模块用于图像恢复、位移测量和数据格式化，得到位移信息；

所述图像存储器用于存储FPGA芯片的配置信息；

所述结果输出单元用于输出位移信息至外部设备；

该测量方法包括以下步骤：

步骤1，线阵CCD捕获钢轨位移图像信息，输出模拟信号；

步骤2，对模拟信号进行前置放大和A/D转换处理，得到数字信号；

步骤3，使用FPGA芯片对数字信号进行噪声处理、图像恢复、位移测量和数据格式化，得到位移信息；图像恢复的方法为：

当FPGA判断出积分清零脉冲的上升沿时标志着图像的起点，积分清零脉冲的下降沿则标志着图像的终点，即可将图像恢复出来；

数据格式化是指将所得到的位移归一化；

位移测量的具体过程为：

步骤301，根据设定的阈值，对图像进行二值化操作，找到钢轨的边缘；

步骤302，根据钢轨的边缘，找到两根钢轨的中点，据此测出其中心距；

步骤303，将所测的中心距与施工初始钢轨的中心距求差，得到钢轨的位移；

步骤4，通过RS232接口或TCP/IP协议将在线测量的位移信息输出至外部设备。